Capitulo 7 Cómo mejorar el valor nutritivo del maíz

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A causa de la gran importancia del maíz como alimento básico de muchisimas personas, principalmente de los países en desarrollo, y de su bajo valor nutritivo, sobre todo en lo que se refiere a las proteínas, se han hecho múltiples esfuerzos para mejorar el aprovechamiento biológico de sus nutrientes. Se han ensayado tres métodos: la manipulación genética, la elaboración y el enriquecimiento.

Muchos datos demuestran la considerable variabilidad de la composición química del maíz. Aunque se puede deber en parte al medio ambiente y a las prácticas de cultivo, la variabilidad de diferentes compuestos químicos es de origen genético y por consiguiente se puede modificar mediante la adecuada manipulación. Las investigaciones al respecto se han centrado en la composición de los hidratos de carbono, en la cantidad y calidad del aceite y en la cantidad y calidad de las proteínas. Se han hecho algunos intentos también en lo que se refiere a otros compuestos químicos, como el ácido nicotínico y los carotenoides.

La elaboración como medio para mejorar el valor nutritivo no goza de aceptación general, aunque se expondrán algunos ejemplos para mostrar sus consecuencias y las posibilidades que ofrece.

En lo que se refiere al último método, ha habido muchos esfuerzos por enriquecer el maíz, con óptimos resultados, que sin embargo no se han aplicado en gran escala. No obstante, este método puede llegar a ser importante en el futuro, a medida que aumente el número de personas que consuman alimentos elaborados industrialmente, que se pueden enriquecer con más facilidad y eficacia.

Metodos geneticos

Hidratos de carbono

El almidón es el elemento que aparece en una concentración más elevada en el grano de maíz. Como el almidón se acumula en el endospermo, que está sujeto a influencias genéticas, puede llegar a ser una buena fuente de energía. Se puede modificar tanto la cantidad como la calidad de la fracción de hidratos de carbono por selección, como han descrito en diversas reseñas Boyer y Shannon (19X3) y Shannon y Garwood (1984). Se ha demostrado que el gen ceroso (Wx) del maíz ceroso determina el almidón de la amilopectina del endospermo hasta en un 100 por ciento con cantidades reducidisimas de amilosa (Creech, 1965). Asimismo, se ha demostrado que se debe a otros genes y combinaciones de genes la formación de almidón en el endospermo. El gen diluente de la amilosa (Ae) aumenta la fracción de amilosa del almidón del 27 al 50 por ciento (Vineyard et al., 1958). Otros genes producen un aumento de los azúcares reductores y de la sucrosa. Los genes azucarados (Su) producen cantidades relativamente elevadas de polisacáridos hidrosolubles y amilosa. Estos granos de maíz son dulces y se utilizan mucho para elaborar conservas. La calidad de su almidón también tiene consecuencias nutritivas, pues algunos gránulos de almidón tienen un bajo nivel de digestibilidad, mientras que otros tienen un elevado nivel, como han demostrado Sandstead, Hites y Schroeder (1968). Estos investigadores han indicado que las variedades de maíz de genes cerosos o azucarados podrían tener mayor valor nutritivo para animales monogástricos gracias a la mayor digestibilidad del tipo de almidón que producen.

Cantidad de proteínas

Estudios ya clásicos hechos en la Universidad de Illinois demostraron la viabilidad de modificar el contenido proteico del grano de maíz por selección. En dichos estudios, se demostró que se podía aumentar el contenido de proteínas del 10,9 al 26,6 por ciento en la estirpe con elevado contenido de proteínas al cabo de 65 generaciones obtenidas por selección. La estirpe con bajo contenido de proteínas tenia aproximadamente un 5,2 por ciento de éstas. Dichos investigadores (Dudley, Lambert y Alexander,1974; Dudley, Lambert y de la Roche, 1977) demostraron que se podía aumentar el contenido proteico de las estirpes de maíz de lineas propias estándar cruzándolas con la estirpe con elevado contenido de proteínas de Illinois, con un retrocruzamiento posterior con la linea propia. Woodworth y Jugenheimer (1948) llegaron a la conclusión de que el contenido total de proteínas se podía aumentar mediante selección en una variedad polinizada abierta cruzando estirpes de lineas propias estándar con una estirpe con elevado contenido de proteínas y efectuando luego un retrocruzamiento y una selección de las poblaciones segregantes.

Se puede alcanzar la expresión completa de los genes proteicas del maíz mediante niveles adecuados de abonos nitrogenados. Tsai, Haber y Warren (1978,1980) y Tsai et al. (1983) demostraron que la fertilización nitrogenada del maíz aumentaba el total de proteínas, gracias al aumento del contenido de prolamina. Otros estudios pusieron de manifiesto que la calidad proteínica de las estirpes con elevado contenido de proteínas era inferior a la del maíz común, pues el aumento de las proteínas se debía a un aumento de la fracción de prolamina. Eggert, Brinegar y Anderson (1953), a partir de estudios realizados con cerdos demostraron que el maíz con elevado contenido de proteínas tenia un valor biológico inferior al del maíz común, lo que atribuyeron a que aquél tiene un contenido de prolamina superior al del maíz con un contenido normal de proteínas. El valor de un grano de maíz con elevado contenido de proteínas dependerá de cómo se comporte agronómica y económicamente en comparación con el maíz que tiene aproximadamente un 10 por ciento de proteínas. Los datos disponibles muestran que estos tipos de maíz no sólo necesitan más nitrógeno en la tierra, sino que además no rinden tanto como el maíz que tiene cantidades normales de proteínas.

Calidad de las proteínas

La escasa calidad de las proteínas del maíz se debe fundamentalmente a las deficiencias de los aminoácidos esenciales lisina y triptofano. Ahora bien, se ha comprobado que la cantidad de ambos aminoácidos varia (Bressani, Arroyave y Scrimshaw, 1953: Bressani et a/., 1960). Ya en 1949, Frey, Brimhall y Sprague consiguieron demostrar la variabilidad genética del contenido de triptofano de un cruce entre las estirpes de maíz Illinois con elevado y con bajo contenido de proteínas, así como en híbridos. El análisis biológico de estirpes de maíz que proporcionan igual nivel de proteínas en la dieta también ha puesto de manifiesto la existencia de una variabilidad, datos éstos que indican que es posible mejorar la calidad de las variedades de maíz. Mertz, Bates y Nelson (1964) hallaron que el gen opaco-2 aumentaba considerablemente el contenido de lisina y triptofano del endospermo del maíz. Además, disminuía el nivel de leucina, dando una proporción más adecuada entre el contenido de leucina y el de isoleucina. En 1965, Nelson, Mertz y Bates demostraron que el gen harinoso-2, por ser homocigótico, también podía aumentar los niveles de lisina y triptofano del maíz. Gracias a investigaciones llevadas a cabo en el Centro Internacional de Mejoramiento del Maíz y del Trigo (CIMMYT) se consiguió obtene estirpes de MPC, que se comportan agronómicamente como el maíz común. Como ya se ha expuesto en este libro, la calidad proteínica de estas estirpes es considerablemente superior a la del maíz común, según los ensayos realizados con seres humanos.

Aunque se conocen esos tipos de maíz, es difícil cultivarlos comercialmente, pese a que aportarían grandes beneficios a las poblaciones en las que se consume maíz en abundancia.

Aceite

Los estudios genéticos han revelado que el contenido de aceite del maíz, a menudo muy diverso, está sujeto a influencias genéticas; el medio ambiente y las prácticas agronómicas pueden influir además en la composición de los ácidos grasos (Jellum y Marion, 1966; Leibovits y Ruckenstein, 1983). En cuanto al contenido proteico, la selección en masa a lo largo de 65 años aumentó el contenido de aceite del 4,7 al 16,5 por ciento, gracias a un incremento del tamaño del germen. El problema de las variedades que contienen mucho aceite es su escaso rendimiento, aunque se sabe que algunas variedades que tienen un contenido de aceite del 7 al 8 por ciento rinden tanto como las variedades con contenidos inferiores. Además del contenido total de aceite, algunos estudios han demostrado que el contenido de ácidos grasos también puede venir determinado genéticamente, como se ve por los cambios que tienen lugar en el contenido de ácido linoleico del aceite de maíz. Según Poneleit y Alexander ( 1965), podría a un gen único o a un gen único más un modificador. Otros investigadores han propuesto la hipótesis de un sistema de herencia de genes múltiples. Se ha demostrado que la composición de ácidos grasos del aceite de MPC es similar a la del maíz normal.

Otros nutrientes

A causa de la relación del consumo de maíz con la pelagra, y de la escasez de ácido nicotínico en el maíz, se ha tratado de aumentar genéticamente la niacina del maíz. La variabilidad de 22 variedades plantadas en un mismo terreno iba de 1,25 a 2,6 mg por 100 g (Aguirre, Bressani y Scrimshaw, 1953). No obstante, lo que sucede con la niacina del maíz y de otros cereales es que el organismo animal no puede asimilarla.

El otro nutriente al que se ha prestado cierta atención es el caroteno, que es una fuente de vitamina A. Según los resultados obtenidos por algunos investigadores, el maíz amarillo varia en lo que se refiere a actividad de vitamina A de 1,52 a 2,58 µg por gramo. La criptoxanteina aporta del 38,3 al 57,3 por ciento de la actividad total en el grano del maíz y el bota-caroteno el resto (Squibb, Bressani y Scrimshaw, 1957). Según otros investigadores, la actividad de la provitamina A está bajo control genético en el grano de maíz.

Elaboracion

Ocurre con frecuencia que la elaboración de productos alimenticios estabiliza los elementos nutritivos de los alimentos, pero se pueden producir pérdidas si se sobrepasan las condiciones óptimas. La elaboración puede, sin embargo, dar lugar a modificaciones positivas del alimento; a este respecto, la eliminación de los factores antifisiológicos de los frijoles es un ejemplo clásico.

Cocción en apara de cal

La cocción del maíz en agua de cal, tal como se describió en el Capitulo 4, da lugar a algunas pérdidas de contenido de nutrientes, pero también produce algunos cambios nutritivos importantes. En el Capitulo 4 se han descrito asimismo sus efectos sobre el contenido de calcio, aminoácidos y niacina.

Otros procedimientos

Además de la cocción en agua de cal, se conocen otros procedimientos que mejoran la calidad del maíz. Uno de ellos es la fermentación natural del maíz cocido, que aumenta la concentración de vitamina B y mejora la calidad proteínica (Wang y Fields, 1978). Se ha demostrado que el pozol, alimento hecho a base de maíz tratado con cal al que se deja fermentar naturalmente, es de mejor calidad que el maíz en bruto o las tortillas. También es sabido que la germinación del maíz mejora el valor nutritivo del maíz, al aumentar en cierta medida su contenido de lisina y triptofano (Tsai, Dalby y Jones, 1975; Martínez, Gómez-Brenes y Bressani, 1980) y hacer disminuir el de zeina. Se obtuvieron resultados similares con el MPC.

Enriquecimiento

Un tercer método utilizado para mejorar el valor nutritivo de los alimentos, sobre todo de los granos de cereal, es el enriquecimiento. A causa de las grandes limitaciones nutritivas del maíz, se han hecho grandes esfuerzos para mejorar su calidad, en especial su calidad proteínica, añadiéndole aminoácidos o fuentes de proteínas ricas en aminoácidos limitantes.

Enriquecimiento con aminoácidos

Se ha demostrado que las proteínas del maíz en bruto tienen un bajo valor nutritivo por tener deficiencia de los aminoácidos esenciales lisina y triptofano. Muchos estudios realizados con animales demuestran que la adición de ambos aminoácidos mejora la calidad de las proteínas. Algunos investigadores han hallado, incluso, que, además de deficiencia de lisina y triptofano, el maíz también tiene deficiencia de isoleucina, probablemente por un exceso de leucina en sus proteínas (Rosenberg, Rohdenburg y Eckert, 1960). Se han obtenido datos similares con estudios realizados con animales al suplementar el maíz tratado con cal con lisina y triptofano (Bressani, Ellís y Braham, 1968). Dichos resultados han sido confirmados mediante estudios sobre el balance de nitrógeno llevados a cabo con niños, como se dijo en el Capitulo 6 (véase en el Cuadro 3? p. 99, una selección de resultados al respecto). A menudo se ha concedido escasa importancia al hecho, demostrado experimentalmente, de que la adición de lisina y triptofano en los niveles inferiores de ingesta de proteínas produce una retención de nitrógeno considerablemente mayor que en el nivel más elevado de ingesta de proteína, y se ha prestado muchísima más atención a la ingesta de energía que a la calidad de las proteínas.

Enriquecimiento del maíz con fuentes de proteínas

Los resultados de estudios realizados con animales y seres humanos, sobre adición de aminoácidos limitantes, han servido de base para evaluar distintos tipos de suplementos proteicas con objeto de mejorar la calidad del maíz tratado en agua de cal. Muchos investigadores han publicado estudios sobre el enriquecimiento con proteínas de la harina de maíz tratada con cal, utilizando diversas fuentes alimentarias, entre ellas leche, sorgo, harina de semilla de algodón, harina de pescado, levadura torula y caseína. En el Cuadro 40 se resumen los resultados de añadir pequeñas cantidades recomendadas de diversas fuentes proteicas. El aumento de la calidad es de por lo menos el 200 por ciento del valor proteico del maíz. En experimentos realizados con cachorros de perro, los balances de nitrógeno con maíz suplementado con un 5 por ciento de leche desnatada, un 3 por ciento de levadura torula y un 4 por ciento de harinado pescado fueron muy superiores a los obtenidos en los alimentados únicamente con maíz. La mayoría de los suplementos experimentados comparten varias características: todos ellos tienen un contenido relativamente elevado de proteínas y constituyen buenas fuentes de lisina, a excepción de las proteínas de semillas de algodón y de la harina oleaginosa de sésamo, que es, en cambio, una fuente de metionina. Salvo la caseína y/o la leche o el concentrado de proteínas de pescado, los suplementos son de origen vegetal.

La mejora de la calidad proteínica de la harina para tortillas es, en la mayoría de los casos, una respuesta sinérgica a la mejora cualitativa ocasionada por la lisina y el triptofano, así como al nivel más elevado de proteínas, ambos ocasionados por el suplemento añadido al maíz. Debido a que las proteínas de la soja, en distintas modalidades, constituyen el suplemento de la harina para tortillas con el que más han experimentado distintos investigadores, y dado que también se trata del único experimentado con niños, con resultados comparables a los obtenidos en estudios con animales, en esta sección se analizará su importancia y efectos.

CUADRO 40 Niveles recomendados de concentrados de proteínas para mejorar la calidad proteínica del maíz tratado con cal

Fuente: Bressani y Marenco, 1963.

Los estudios muestran que se alcanza un PER máximo añadiendo de 4 a 6 g por ciento de proteínas de soja, ya sea de soja entera, de harina (50 por ciento), de concentrado proteico o de proteínas de soja obtenidas por aislamiento (Bressani, Elías y Braham, 1978; Bressani et al., 1981). Se analizarán los resultados conseguidos con soja entera por su mayor disponibilidad, menor costo y las aplicaciones prácticas que ofrece. En la Figura 3 se presenta el PER de diversas combinaciones de maíz común, maíz opaco-2 y harina de soja en proporciones que van de 0 a 100.

El nivel de 4 a 6 g por ciento de proteínas suplementarias puede ser suministrado por un 15 por ciento de soja entera o un 8 por ciento de harina de soja, que han dado una mejora similar de la calidad proteínica. La utilización de un 15 por ciento de soja integral tiene la ventaja de que se puede efectuar la suplementación en el hogar con soja cultivada por la familia; la soja es un cultivo muy económico que, además de proporcionar un producto alimenticio de cantidad y calidad proteínica elevadas, constituye una fuente de energía adicional gracias al aceite que contiene.

Figura 3.Indice do eficiencia proteínica de diversas combinaciones de maíz común u opaco-2 y harina do soja

Tanto si el procedimiento de suplementación se efectúa en el hogar como industrialmente, se ha comprobado que éste mejora la calidad nutritiva, porque destruye toda actividad inhibidora de la tripsina y de la ureasa de la soja (Del Valle y Pérez-Villaseñor, 1974; Del Valle, Montemayor y Bourges, 1976; Bressani, Murillo y Elías, 1974; Bressani et al., 1979). Se ha demostrado que las tortillas elaboradas con un 15 por ciento de soja resultan agradables a los consumidores de las zonas rurales y presentan muchas de las características de las tortillas sin soja, salvo que son más flexibles y blandas. Se ha intentado muchas veces aplicar esa tecnología en el plano industrial y casero, pero no ha prosperado por diversos motivos, entre otros el costo de la soja, y talvez debido a las modificaciones de las características organolépticas.

Ante el aumento relativo de la producción industrial de harina de maíz tratado con cal, su enriquecimiento con fuentes de proteínas y otros nutrientes se lleva a cabo eficientemente en una mezcla en seco, como en el caso de otras harinas de cereales. El problema no es tanto la tecnología como la falta de una legislación adecuada que haría mejorar la calidad de las tortillas de maíz, al igual que en el caso de la harina de triga en muchos paises del mundo. Los estudios señalados anteriormente llevaron a la elaboración de un suplemento seco de la harina de maíz formado por 97,5 g por ciento de harina de soja (50 por ciento de proteínas), 1,5 por ciento de L-lisina HCI, 26,8 mg por ciento de tiamina, 16,2 mg por ciento de riboflavina, 19,3 mg por ciento de niacina, 0,60 por ciento de ortofosfato férrico, 0,031 por ciento de vitamina A 250 y 0,133 por ciento de almidón de maíz. La cantidad recomendada que se debía anadir a la harina para tortillas era un 8 por ciento del peso. Los estudios del balance de nitrógeno de niños alimentados con esta mezcla se exponen en el Cuadro 41 (Viteri, Martinez y Bressani, 1972). El balance de nitrógeno del maíz ascendió únicamente al 42 por ciento del correspondiente a la leche. Cuando se suministró maíz con el suplemento, el balance de nitrógeno ascendió al 84 por ciento del de la leche. Todos los experimentos, tanto los llevados a cabo con animales como con niños, dieron idéntico resultado, es decir, una considerable mejora de la calidad proteínica del maíz. Urrutia et al. ( 1976) investigaron parcialmente la eficacia de este suplemento y sus datos preliminares indican cierta mejora de la condición nutritiva de niños de corta edad. También se ha demostrado que otros alimentos a base de maíz, como las arepas y los confeccionados con maíz fermentado, mejoran si se suplementan con harina de soja.

CUADRO 41.Balance de nitrógeno de niños en edad preescolar alimentados con leche, maíz normal y maíz suplementado con soja y lisina

Nota: El maiz suplementado con soja y lisina contiene 91.75 por ciento de maíz. 8 por ciento de saja y 0.15 por ciento de lisina.
Fuente: - Viteri. Martínez y Bressani. 1972.

Maíz suplementado con hortalizas verdes

En algunos paises se consume la masa en forma de tamalitos, es decir, evolviéndola en las espatas o chala del maíz y cociéndola al vapor. Es frecuente que se coman tamalitos en lugar de tortillas; tienen la ventaja de que se conservan blandos durante más tiempo. Hay varias formas de prepararlos, en algunas de las cuales se utilizan las hojas tiernas de vegetales locales, como crotalaria y amaranto. Diversos estudios químicos y nutritivos han demostrado que la adición de cerca de un 5 por ciento de esas hojas mejora localidad proteínica de la musa (Bressani, 1983), pues tienen niveles relativamente elevados de proteínas ricas en lisina y triptofano. Además, suministran minerales y vitaminas, especialmente la provitamina A. También se ha demostrado que los concentrados de las proteínas de las hojas mejoran la calidad proteínica de los cereales (Maciejewicz-Rys y Hanczakowski, 1989).

Maíz suplementado con otros cereales

El sorgo es otro cereal que se elabora mediante cocción en agua de cal en México y América Central, especialmente en las zonas en que el maíz no crece muy bien. Sin embargo, las tortillas de sorgo no tienen la misma calidad organoléptica o nutritiva que las de maíz. Se han llevado a cabo con éxito muchos intentos de utilizar mezclas de esos dos cereales, entre otros por Vivas, Waniska y Rooney ( 1987) y Serna-Saldívar et u/. ( 1987, 1 988a y 1988b). Otros métodos empleados comprenden el uso de mezclas de maíz común, ya que se sabe que la germinación aumenta la lisina. También se han estudiado mezclas de harina de tortilla y arroz, y de harina de tortilla y harina de trigo. Los productos de mezclas de arroz y maíz tienen un valor nutritivo superior al de las tortillas de trigo y maíz, como se ve en la Figura 4. Estos resultados demuestran la superioridad de la harina de arroz sobre la de maíz integral y la de ésta sobre la de trigo.

FIGURA 4.Valor proteinico do mezclas de dos cereales

Más recientemente, se ha demostrado que mezclas de grano de amaranto con harina de maíz cocido en agua de cal tienen mayor calidad proteínica gracias al contenido mucho más elevado de lisina y triptofano del amaranto en comparación con el maíz. El producto tiene una calidad organoléptica aceptable. Otros productos que se añaden son papas, arroz y frijoles pintos, que constituyen alimentos de sabor, olor y apariencia aceptables.

Alimentos con proteínas de alta calidad

Se puede mejorar el valor nutritivo del maíz, especialmente su valor proteico, añadiéndole un suplemento de proteínas. Para ello se busca combinar el maíz con dos o más fuentes de proteínas a fin de aumentar al máximo la calidad del producto y de alcanzar un equilibrio adecuado de los aminoácidos esenciales. Con este método, se han conseguido diversos alimentos de elevada calidad (se pueden obtener resultados similares con otros cereales).

En la Figura 5 se da un ejemplo de maíz común y MPC, ambos suplementados con frijoles negros comunes. En este caso, la sustitución isonitrogenada del nitrógeno de los frijoles por nitrógeno de MPC dio lugar a un aumento constante hasta un nivel correspondiente al 50 por ciento de cada elemento, sin más cambios a medida que el nitrógeno de la mezcla procedía cada vez en mayor medida del MPC. Se observó el mismo tipo de resultado con mezclas de frijoles y maíz común, con la diferencia de que, cuanto mayor es la proporción de nitrógeno alimenticio suministrado por el maíz, más disminuye la calidad proteínica. Ulteriores estudios indicaron que a la izquierda de la respuesta máxima el aminoácido limitante fue la metionina, en tanto que a la derecha lo fue la lisina. El máximo se obtuvo mediante la aportación de lisina de los frijoles al maíz y la aportación de metionina del maíz a los frijoles. Esta respuesta ha servido para formular mezclas alimenticias con proteínas de elevada calidad que contienen un 70 por ciento de maíz y un 30 por ciento de frijoles comunes.

Se observa una respuesta similar en mezclas de maíz normal y MPC con harina de soja. Dicha mezcla es equivalente, en peso, a un 77 por ciento de maíz y un 23 por ciento de harina de soja. Si se utiliza harina integral de soja, la mezcla, en peso, es del 70 por ciento de maíz y el 30 por ciento de harina integral de soja. Este producto se denomina maisoy y se produce comercial mente en Bolivia.

FIGURA 5.Indico do efciencia proteínica de las combinaciones de maíz coman u opaco-2 y hijolos negros

Se utiliza para mejorar el maíz tratado con cal destinado a tortillas o como diluente de la harina de trigo para productos que se hornean. Se han usado de modo similar otras harinas de semillas oleaginosas, por ejemplo la harina de semilla de algodón; en este caso, no se produce un efecto sinérgico con dicho suplemento. Se pueden obtener mezclas de calidad óptima cuando la harina de semilla de algodón suministra aproximadamente el 78 por ciento de las proteínas y el maíz el 22 por ciento. Esta distribución, en peso, equivale a un 40 por ciento de harina de semillas de algodón y un 60 por ciento de harina de maíz, que constituye la base del producto denominado incaparina, elaborado en Guatemala desde 1960.

Se han ideado muchas otras mezclas de maíz y otros productos alimenticios. El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos ha participado desde 1957 en la concepción de diversos productos y procedimientos y hoy en día se conocen en todo el mundo en desarrollo productos como la leche de soja y maíz, tanto instantánea como endulzada, el pan de saja y maíz y otros similares. Se han elaborado muchas otras mezclas con maíz común o MPC y otras fuentes de proteínas, que dan productos de valor nutritivo y aceptabilidad elevados.

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